概述
1928年，光波被散射後頻率發生(shēng)變化的現象被印度物理(lǐ)學家(jiā)拉曼發現，因此被命名為(wèi)拉曼散射。拉曼散射可(kě)以分為(wèi)自發拉曼散射和(hé)受激拉曼散射。自發拉曼散射源于熱振動聲子對于入射光的散射。受激拉曼散射則是強激光與物質相互作(zuò)用時(shí)産生(shēng)的受激聲子對于入射光的散射。
系統描述
本例展示了如何模拟瞬态拉曼效應。當高(gāo)功率超短(duǎn)激光脈沖在大(dà)氣中傳播時(shí)，若脈沖寬遠遠小(xiǎo)于拉曼過程的時(shí)間(jiān)常數(shù)，則該作(zuò)用過程就可(kě)以通(tōng)過求解描述瞬态拉曼過程的方程組進行(xíng)模拟。理(lǐ)論手冊第9章中包含對瞬态拉曼效應方程的完整描述。
在瞬态拉曼效應的模拟過程中有(yǒu)一個(gè)關鍵問題需要解決，那(nà)就是如何處理(lǐ)自發輻射的角度。更精細的空(kōng)間(jiān)采樣就可(kě)以考慮更大(dà)的立體(tǐ)角。在本例中，我們隻考慮初始10ps的作(zuò)用過程，這樣瞬态增益将會(huì)比穩态增益小(xiǎo)很(hěn)多(duō)。模拟過程中我們将傳播距離分30步完成，每一步1km，每一步綜合考慮自發拉曼效應、受激拉曼效應以及衍射效應。
沒有(yǒu)受激拉曼放大(dà)下的自發輻射開(kāi)始會(huì)線性增長，但(dàn)是随着傳播距離的增加，就會(huì)有(yǒu)越來(lái)越多(duō)的空(kōng)間(jiān)分量散射出主光路，最終自發輻射到達一個(gè)穩定值。越大(dà)的采樣陣列能夠涵蓋的自發輻射角度越大(dà)，但(dàn)同時(shí)散射效應作(zuò)用的距離也更短(duǎn)。
模拟結果
圖1.沒有(yǒu)受激拉曼放大(dà)下時(shí)自發輻射的增長過程（采樣陣列為(wèi)64*64）
圖2.沒有(yǒu)受激拉曼放大(dà)下時(shí)自發輻射的增長過程（采樣陣列為(wèi)256*256）
圖3.30km處斯托克斯光的分布（采樣陣列為(wèi)64*64）
圖4.30km處斯托克斯光的分布（采樣陣列為(wèi)256*256）
圖5.斯托克斯光與入射激光的強度比随傳輸距離的變化（對數(shù)坐(zuò)标，采樣陣列為(wèi)64*64）
圖6.斯托克斯光與入射激光的強度比随傳輸距離的變化（對數(shù)坐(zuò)标，采樣陣列為(wèi)256*256）
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